基于日本假单胞菌超声破碎液对新疆乌东低阶煤的降解
吴昊1
刘向荣2
石晨1
杨杰1
赵顺省2
杨再文2
1.西安科技大学化学与化工学院,陕西西安 7100542.西安科技大学化学与化工学院,陕西西安 710054;自然资源部煤炭资源勘察与综合利用重点实验室,陕西西安 710021
摘要：低阶煤的微生物降解过程条件温和、能耗低,是煤炭绿色转化的途径之一,但降解率较低、降解时间较长的难题阻碍了其工业化的进程.近年的研究发现微生物主要是利用其分泌的胞外液来降解煤,但胞外液的提取过程繁杂,不利于工业生产.因此,本实验选取对煤降解能力较好的日本假单胞菌,采用超声波对其进行破碎获取菌种超声破碎液,利用超声破碎液降解新疆乌东低阶煤,并以未经处理的菌种细胞培养液作为对照.结果显示:当日本假单胞菌生长状态处于稳定期及稳定期以后时,进行超声波破碎细胞培养液,所获得的破碎液对煤样有较好的降解效果;选取培养60 h达到稳定期的菌种进行超声波破碎,破碎液对煤样的降解率为48.97％,较对照组提高了13.13％.细胞培养液主要依靠分泌的胞外液降解煤,而菌种超声破碎液中既含有胞外液又含有胞内液,GC-MS分析可知,胞外液和胞内液组成相似,主要为胺类和醇类等物质,因此,菌种经超声波破碎后,胞内液释放,胞外液和胞内液共同参与了降解过程,从而提高了煤样的降解率.采用FTIR、XRD、低温 N2吸附和GC-MS对降解后的固、液相产物进行分析,与对照组相比发现:日本假单胞菌超声破碎液对煤样分子结构中羟基、羧基和酯基等官能团的降解作用更强,从而使微晶结构中芳香层片的间距更大,堆砌高度更低,碳层数更少,并且固相产物中19～23 nm微孔所对应的比表面积增加;液相产物的物质种类数增加,主要成分为烷烃、酮、醇和酯类等,分子量为154～546.利用菌种超声破碎液代替细胞活体降解低阶煤,不仅提高了煤样的降解率,还为低阶煤生物降解的工业化提供了一条新的途径.
关键词：日本假单胞菌低阶煤菌种超声破碎液降解产物表征
分类号：TQ536(煤化学及煤的加工利用)
资助基金：国家自然科学基金(U1903133)国家自然科学基金(21373158)陕西省重点研发计划资助项目(S2020-YF-YBGY-0830)
论文发表日期：2022-08-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 3138-3147 )
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